Description

Carbure de Silicium ou Carborandite ou encore Carborundum.

C’est un minéral synthétique c’est-à-dire créé en laboratoire.

Ce minéral a la particularité de comporter de très beaux reflets métalliques et d’être très dur.

Le carbure de silicium est un composé chimique de formule SiC. C’est une céramique réfractaire ultradure semiconductrice synthétique, qu’on peut trouver dans la nature sous la forme d’un minéral très rare, la moissanite.

De la poudre de carbure de silicium est produite industriellement depuis la fin du XIXe siècle comme abrasif. Les grains de SiC peuvent être traités par frittage pour obtenir des pièces en céramique très dures — de 9,0 à 9,5 sur l’échelle de Mohs — qui sont largement utilisées pour des applications exigeant une résistance élevée comme les freins, les embrayages, ou encore les plaques de certains gilets pare-balles.

Le carbure de silicium a également des applications électroniques qui remontent au début du XXe siècle avec les premières radios, puis des diodes électroluminescentes (LED) ; aujourd’hui, ce matériau est employé dans les composants électroniques devant fonctionner à température élevée, ou sous des tensions élevées. Il est possible d’obtenir de grands monocristaux de carbure de silicium par le procédé Lely, cristaux qui peuvent ensuite être taillés en gemmes appelées moissanite synthétique.

Le carbure de silicium existe en très petites quantités dans le milieu naturel sous forme d’un minéral d’α-SiC appelé moissanite. D’infimes quantités de ce minéral peuvent être trouvées dans certaines types de météorites et dans les dépôts de corindon et de kimberlite. Le premier fragment de moissanite a été observé en 1893 par Henri Moissan — qui a donné son nom au minéral — dans la météorite de Canyon Diablo, issue du Meteor Crater, en Arizona (États-Unis). Cette découverte a souvent été discutée car l’échantillon sur lequel Moissan travaillait aurait pu avoir été contaminé par des lames de scie en carbure de silicium qui étaient déjà sur le marché à cette époque.

Le carbure de silicium aurait été synthétisé pour la première fois par le chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius dans la première moitié du XIXe siècle, dans le cadre de ses travaux sur le silicium. Le minéral de carbure de silicium naturel fut découvert en 1893 par chimiste français Henri Moissan dans la météorite de Canyon Diablo, tombée il y a environ 50 000 ans dans l’Arizona, aux États-Unis. Ce minéral fut nommé moissanite en l’honneur de Moissan. Ce dernier synthétisa également du SiC par diverses méthodes, par exemple par dissolution de carbone dans du silicium fondu, fusion d’un mélange de carbure de calcium CaC2 et de silicium, et réduction de silice SiO2 avec du carbone dans un four électrique.

La production du carbure de silicium à grande échelle a commencé dès 1890 à l’initiative d’Edward Goodrich Acheson, un chimiste américain qui travaillait sur la production de diamants synthétiques. Pour cela, il faisant chauffer un mélange d’argile, essentiellement des phyllosilicates d’aluminium de formule générique (Al,Si)3O4, et de poudre de coke, c’est-à-dire du carbone, dans un bol en fer. Il obtint des cristaux bleus qu’il appela « carborindon » (carborundum en anglais), croyant qu’il s’agissait d’une variété carbonée de corindon (corundum en anglais). Acheson breveta son procédé de fabrication de poudre de « carborindon » — le procédé Acheson (en) — le 28 février 1893. Il développa également le four électrique discontinu dans lequel le carbure de silicium est encore produit de nos jours et fonda la Carborundum Company, destinée à produire du SiC en vrac, au départ pour être utilisé comme abrasif.

Les applications du SiC se diversifièrent rapidement, et il fut employé dans les détecteurs des premières radios dès le début du XXe siècle. Le Britannique H. J. Round (en) réalisa les premières diodes électroluminescentes (LED) en appliquant une tension électrique à un cristal de SiC, ce qui permettait d’observer des émissions de lumière jaune, verte et orange à la cathode. Ces expériences furent ensuite reproduites par le Russe Oleg Losev en 1923.